基于半导体制冷器件的恒温系统.pdfVIP

技术论坛 中国高新技术企业 基于半导体制冷器件的恒温系统 文/洪金海 【摘要】 本设计采用单片机 AT89S52 作为恒温系统的核心部件 ， 半导体制冷片 TEC-12706 作为恒温控制 系统的执行部件，运用模糊 PID 控制算法实现温度快速、稳定、精确控制。 系统通过模糊PID 算法改变单片机 输出的 PWM 脉冲来控制制冷片工作状态 ，不仅使系统的温度能够自动调整到设定值，且能使温度控制动态 响应好、 上升时间快、超调小、稳态精度高，具有很好的实时性。 【 关键词】 单片机 半导体制冷 恒温控制系统 模糊 PID 算法 1 半导体制冷原理 单片机，单片机对其进行模糊 PID 算法控制后， 由P0.0 和 P0.1 口输 半导体制冷是近年来迅速发展的一项高新技术，其原理就是半 出相应的PWM 信号。 其中 P0.0 口的PWM 信号控制制冷单元 ，P0.1 导体材料的温差效应。 如果把不同极性的两种半导体材料（P 型、N 口的PWM 信号控制加热单元。 PWM 信号经高速光耦 TLP250 后，将 型） ， 联接成电偶对 ，通过直流电流时就发生能量的转移 ； 电流由 N PWM 的电压幅值提高到 12V ， 以减小MOS 管 IRF540 的管压降。 型元件流向 型元件时便吸收热量 ，这个端面为冷面 ， 电流由 型 为保证半导体制冷器件正常工作， 要求输入的电源电压纹波小 P P 元件流向 型元件时便放出热量，这个端面为热面。 如果改变直流 于 ，且不能突然改变电源的极性， 因此， 管 的输出 N 10% MOS IRF540 电的极性， 同一制冷器可以实现制冷和加热两种功能。 电压不能直接供给半导体制冷片， 本系统采取了合理的 LC 滤波电 2 恒温控制系统 路，使得电压的纹波达到了要求，采用两个分立的控制电路 ，使得制 恒温控制系统框图如图 所示。 温度传感器变送电路把恒温控 冷单元和加热单元完全分开 ， 既能保证迅速制冷和加热，也能保证 1 制箱内的现场温度转换成相应的电信号 ， 经 AD 采样后输入 不突然改变半导体制冷器件电源电压的极性 ，从而确保了制冷器件 AT89S52 单片机系统。 单片机一方面显示现场温度，另一方面把现场 的长寿命。 的温度值与键盘设定的温度值进行比较 ， 经模糊 PID 算法控制后 ， 从 P0.0 和 P0.1 输出相应的 PWM 控制信号 ， 控制驱动电路工作 ，从 而控制半导体制冷器件的工作状态，进而实现对箱体的恒温控制。 图 半导体制冷片驱动电路 3 图 恒温控制系统框图